船用柴油机虚拟维修仿真训练系统研究.pdf

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1、第24卷第1期2011年2月中国修船CHINASHIPREPAIRV01．24No．1Feb．20ll一’’’’’’’、：维修理论：．tl·l··l‘，船用柴油机虚拟维修仿真训练系统研究李勃，王宪成，李莉(装甲兵工程学院，北京100072)摘要：针对船用柴油机维修训练的实际情况，提出利用虚拟现实技术的方法改进训练手段，并利用VC++．net编程语言以及Virtools4．0虚拟仿真交互平台开发出了船用柴油机虚拟维修仿真训练系统，从而提高了船用柴油机维修训练的经济性和灵活性。关键词：虚拟现实；维修过程仿真；Virtools4．0中图分类号：U673文献标志码：C文章编号：

2、1001—8328(2011)01—0045一03Abstract：Onthebaseofthefactinmaintenancetrainingofmarinedieselengine，thispaperputsforwardthemethodofvirtualrealitytoamelioratethetrainingmeasure．Amarinedieselenginevirtualmaintenancesimula—tiontrainingsystemisdevelopedwithVC++．netandVirtools4．0toimprovetheeconomy

3、andflexibilityofma—rinedieselenginemaintenancetraining．Keywords：virtualreality；maintenanceprocesssimulation；Virtools4．0虚拟现实技术在维修领域的应用可以实现产品维修性的设计分析、维修过程的规划与验证、维修操作训练与维修支持等过程，从而增强产品寿命周期各阶段、产品全寿命系统各层次的决策与控制能力¨J。本文研究的是虚拟现实技术在维修训练方面的具体应用。由于船用柴油机是提供舰船等水面装备动力的核心装置，因此对其进行及时有效的维修是船舶行驶安全的重要保障旧j。目

4、前针对船用柴油机的维修训练主要采用的是依托实际装备的训练方法，在训练中不仅产生了很多的训练损耗，而且容易降低装备的使用时间，从而增加使用成本。采用虚拟维修仿真训练的方法是解决这一问题的合适选择。1虚拟维修仿真训练系统结构设计1．1系统模块划分船用柴油机虚拟维修仿真训练系统是一个集成于PC机的训练系统，功能上包括教学、训练、考核3个部分，内容上涵盖了船用柴油机需要的理论知识和维修知识。系统共包含系统管理模块、维修演示模块、交互训练模块、考核评估模块等4个主要模块。1)管理模块是负责整个系统维护和使用的关键部分，用户可以根据各自的使用权限，对系统进行访问。系统维护人员可以根

5、据要求对数据库进行不断的更新和完善，以满足用户的需要。2)维修演示模块是实现系统教学功能的主要模块。用户可以通过该模块较为直观和形象的对柴油机的组成和工作方式进行学习和了解。与此同时，训练人员还可以通过观看维修过程模拟演示学习和掌握故障诊断及拆装的程序和步骤。3)交互维修训练模块是系统实现交互训练功能的主要模块。在系统的虚拟场景中包含了一个真实物理位置的船舶动力舱，用户可以通过改变摄影机的位置进行环视漫游。训练人员能够通过选择的不同训练内容，利用相应的维修工具对柴油机及相应部件进行交互式维修训练。4)考核评估是对训练人员训练效果的量化评作者简介：李勃(1982．)，男，

6、辽宁辽阳人，在读硕士研究生，主要研究方向为动力机械工程、系统仿真。·45·2011年第1期中国修船第24卷价。在考核过程中，计算机对考核情况进行时时跟踪记录，考核评判程序根据记录数据与考核评判模型数据库相应内容进行比较，从而向考核人员输出考核成绩。训练人员可以按照实际情况选择不同的实施难度进行训练，以提高训练水平。1．2系统框架构建船用柴油机虚拟维修仿真训练系统各模块之间相互独立但又密不可分。在功能实现上各负其责，在信息需求方面相互支持，同时在资源利用中相互分享。因此在系统设计中需要充分了解各模块之间的关系，以便实现系统设计的完整性。船用柴油机虚拟维修训练系统框架如图1

7、所示。在资源共享方面，系统建立了工具库作为部件拆装、故障排除训练的交互基础。在故障排除训练中，由于内容较多，操作复杂，系统建立了开放式的故障库，方便系统管理人员添加故障模型。同时，维修过程仿真和故障排除中的训练参数也将作为考核评判的依据进行统计和分析，并向训练人员训练效果提供评判结果，．以供参考。船用柴油机虚拟维修训练系统系统管理系统管理lI系统应用维修演示lI交瓯维修II考核评估视频Il音频II文字图像动画II拆装训练II故障排除l三星壁J

8、堕些望丝垦丕砸磊‰瓦卜—，维修过程仿真卜_——一J图1船用柴油机虚拟维修训练系统框架图2虚拟维修